《线型工程测量》PPT课件.ppt
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1、第十章 线型工程测量,第一节 线型工程测量概述,一、基本术语 线状工程:铁路、公路、石油与燃气管线、渠道、管道、城市综合管网、输电线及索道工程等。线状工程测量:为各种线状工程勘测设计、施工安装与运营管理阶段所进行的测量工作。,第一节 线型工程测量概述,二、铁路公路工程测量的各个阶段 1.初步方案,它根据有关政治、经济、交通和自然条件进行室内选线和野外勘查,全面分析、比较、论证道路建设的意义以及技术、经济上的合理性和可行性,提出路线的初步方案;2.初测,它是在前面工作的基础上进一步安排路线,落实路线局部方案;3.定测,它是在初步设计基础上,将纸上定线的路线方案进行实地放线;4.施工检查,在建设过
2、程中进行施工检查;5.竣工测量。,第一节 线型工程测量概述,三、线状工程测量的主要内容1.中线测量;2.纵、横断面测量;3.带状地形测量;4.施工放样;5.竣工测量和有关调查工作等。其主要目的是为设计、施工、运营管理提供必要的基础资料。,线路勘测设计阶段:可行性研究、初测、定测三个阶段。一、方案研究 在小比例尺地形图上找出线路可行的方案和初步选定一些重要技术标准,如线路等级、限制坡度、运输能力、经济、技术上的合理性等,并提出初步方案。,第一节 线型工程测量概述,二、初测和初步设计,初测是为初步设计提供资料而进行的勘测工作,主要任务是测绘沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文资料。初步设计的主要任
3、务是在提供的带状地形图上选定线路中心线的位置,亦称纸上定线。经过经济、技术比较提出一个推荐方案;同时要确定线路的主要技术标准,如线路等级、限制坡度、最小半径等。,三、定测和施工设计,定测是为施工技术设计而做的勘测工作,其主要任务是把已经上级部门批准的初步设计中所选定的线路中线测设到地面上去,并进行线路的纵断面和横断面测量;对个别工程还要测绘大比例尺的工点地形图。施工技术设计是根据定测所取得的资料,对线路全线和所有个体工程做出详细设计,并提供工程数量和工程预算。该阶段的主要工作是线路纵断面设计和路基设计,并对桥函、隧道、车站、档土墙等作出单独设计。“精心勘测、精心设计、精心施工”是我们应遵循的准
4、则,因为每一个环节上的差错都会给工作带来不应有的损失。,第二节 道路初测,初测工作包括:一、插大旗 根据方案研究中在小比例尺地形图上所选线路位置,在野外用“红白旗”标出其走向和大概位置,并在拟定的线路转向点和长直线的转点处插上标旗,为导线测量及各专业调查指出进行的方向。大旗点的选定:一方面要考虑线路的基本走向,故要尽量插在线路位置附近;另一方面要考虑到导线测量、地形测量的要求,因为一般情况下大旗点即为导线点,故要便于测角、量距及测绘地形。插大旗是一项十分重要的工作,应考虑到设计、测量各方面的要求,通常由技术负贵人来做此项工作。,第二节 道路初测,二、平面控制测量1。控制测量主要方法:导线测量和
5、GPS测量二种。2。控制点选择应满足以下几项要求:(1)点位应靠近大旗线路的位置,以便于实测之用。(2)桥梁及隧道两端附近,严重地质不良地段以及越岭垭口处均应设点。(3)点位应选在地势较高、视野开阔、易于保存的地方,以保证前后通视及方便地形测量。(4)导线点间距应取用400m左右,以避免因边长过短而降低精度。使用全站仪时边长可增到1km。,初测导线是测绘线路带状地形图和定测放线的基础。导线测量的外业及内业工作已作了介绍,此处仅介绍线路测量中导线的检核计算方法。(一)导线联测及限差要求 公路测量技术规则以后简称“测规”规定,导线起终点及不远于30 km应与国家大地点(三角点、导线点、I级军控点)
6、或其它单位不低于四等的大地点联测;有条件时,也可采用GPS全球定位技术加密四等以上大地点。,第二节 道路初测,当初测导线与国家大地点联测时,首先应将导线测量成果改化到大地水准面上,然后再改化到高斯平面上,才能与大地点坐标进行比较检核,为此要进行导线的两化改正。特别是导线处于海拔较高或位于投影带的边缘时,必须进行两化改正。,(二)导线长度的两化改正,设导线在地面上的长度为s,则改化到大地水准面上的长度s0,可按下式计算,(131)其距离改正数为。式中导线两端的平均标高,R地球半径。将s0再改化至高斯平面上,可按下式计算:(132)其改正数为。式中 导线两端点横坐标的平均值,R地球半径。,两次改化
7、后的坐标增量总和按下式计算:,(133)式中两化改正后的纵、横坐标增量和(m);导线的纵、横坐标增量和(m);ym导线两端点横坐标的平均值;Hm导线两端点的平均绝对高程。,第二节 道路初测,(三)坐标换带计算,在高斯平面直角坐标系中,由于分带投影,使参考椭圆体上统一的坐标系被分割成各带独立的直角坐标系。初测导线与国家大地点联测,有时两已知点会处于两个投影带中,因而,必须先将邻带的坐标换算为同一带的坐标才能进行检核,这项工作简称坐标换带。它包括6带与6带的坐标互换、6带与3带的坐标互换等。,第二节 道路初测,三、高程测量,初测高程测量的任务有两个:一是沿线路设计水准点,作为线路的高程控制网;(基
8、平测量)二是测定导线点和加桩的高程,为地形测绘和专业调查使用。(中平测量),第二节 道路初测,(一)水准点高程测量(基平测量),线路水准点一般每隔2 km设置一个,重点工程地段应根据实际情况增设水准点。水准点高程按五等水准测量要求的精度施测;水准点高程测量应与国家水准点联测,其路线长度不远于30 km联测一次,形成附合水准路线;水准点高程测量可采用水准测量或光电测距三角高程测量方法进行,高程取至于mm。,第二节 道路初测,1水准测量,水准仪的精度不应低于DS3级,水准尺宜用整体式;可采用一组往返测或两台水准仪并测。高差较差在限差以内时采用平均值。限差要求见表134。表中R为测段长度,L为附合路
9、线长度,F为环线长度,均以km为单位。表134 五等水准测量精度 视线长度应不大于150 m,跨越深沟、河流时应按跨河水准测量的要求进行。前、后视距离应大致相等,其差值不宜大于10 m,视线离地面高度不应小于0.3 m,并应在成像清晰稳定时进行。,环闭合差,符合线路闭合差,往返测 不符值,检验已测段高差之差,限差(mm),每公里高差中数的中误差(mm),第二节 道路初测,2光电测距三角高程测量,光电测距三角高程测量,可与平面导线测量合并进行。水准点的设置要求、闭合差限差及检测限差应符合水准测量要求。导线点应作为高程转点。高程转点间的距离和竖直角必须往返观测;斜距应加气象改正;高差可不加折光改正
10、,采用往返观测取平均值;仪器高、棱镜高应在测距前和测角后分别量测一次,取位至mm,两次量测的较差不大于2 mm时,取其平均值。测量的技术要求见下表。表 水准点光电测距三角高程测量技术要求,第二节 道路初测,第三节 道路中线测量,1.中线测量 把在带状地形图上设计好的线路中线测设到地面上,并用木桩标定出来。中线测量包括放线和中桩测设两部分工作。放线:把纸上各交点间的直线段测设于地面上,放线常用的方法有拨角法、支距法、极坐标法和GPSRTK法。中桩测设:沿着直线和曲线详细测设中线桩。,第三节 道路中线测量,二、线路平面组成和平面位置的标志,主桩,里程桩,中线,钉,二、中线测量,(一)放线测量,放线
11、的任务是把中线上直线部分的控制桩(JD、ZD)测设到地面,以标定中线的位置。常用的有:拨角法、支距法(穿线法)、极坐标法、RTK法等,JD,ZH,HY,YH,ZD,(1)拨角放线法根据纸上定线交点的坐标,预先在内业计算出两相交点间的距离及直线的转向角,然后根据计算资料在现场放出各个交点,定出中线位置。,二、中线测量,(2)支距放线法在设计图上量出初测导线点和线路中心线点的支距,然后根据支距和实地的初测导线点点位进行实地放样。a)获取放样数据和初设线路的相互关系;b)实地放样;,二、中线测量,c)穿线(转点的直线性调整d)线路交点的确定交点定出后,应在交点上安置经纬仪实测转角。所谓转角又称偏角,
12、是线路由一个方向偏转到另一方向时,所夹的角度。,二、中线测量,(3)全站仪极坐标法 全站仪极坐标法放样简单灵活,适用于中线通视差的测区但放样工作量大,放样到实地上的中线相对精度不高;并且由于用初测导线点直接定测各放样点,比其它放样法要求初测导线点的密度大,测量精度高,最后亦要通过穿线来确定直线段的位置。(4)GPS RTK法 该方法的作业效率,较其他方法有了很大的提高。,二、中线测量,(二)中线测设,放线工作完成之后,地面上已有了控制中线位置的转点桩ZD和交点桩JD。依据ZD和JD桩,即可将中线桩详细测设在地面上,这项工作通称中线测量。它包括直线和曲线两部分,此节先介绍直线测设,曲线测设在后面
13、几节中介绍。中线上应钉设公里桩、百米桩和加桩。直线上中桩间距不宜大于50m;在地形变化处或按设计需要应另设加桩,加桩一般宜设在整米处。,(二)中线测设,中线距离应用光电测距仪或钢尺往返测量,在限差以内时取平均值。百米桩、加桩的钉设以第一次量距为准。中桩桩位误差,按测规要求不超过下列限差:纵向为 m,横向为10 cm。式中,s转点至桩位的距离,以m计。定测控制桩直线转点、交点、曲线主点桩,一般都应用固桩。固桩可埋设预制混凝土桩或就地灌注混凝土桩,桩顶埋入铁钉。里程桩(中桩):表示沿中线方向的水平距离,用桩号来表示。如K1+234.56。一般用20米的整数倍作桩号。加桩:分地形加桩、地物加桩、曲线
14、加桩和关系加桩。地形加桩的方法:穿过公路、水沟、陡坎等地面起状处加桩。断链:里程桩号不连续叫断链。,第四节 圆曲线测设,线路曲线概述曲线的作用:确保行车顺畅安全平面曲线按性质分为:圆曲线和缓和曲线平面曲线的形式:圆曲线、综合曲线、复曲线和回头曲线。竖曲线:连接不同坡段的曲线竖曲线按性质分为:圆曲线型竖曲线和抛物线型竖曲线。竖曲线按顶点位置分:凸型和型两种。,第四节 圆曲线测设,线路曲线概述 线路平面曲线部分为两种类型:一种是圆曲线,主要用于专用线和行车速度不高的线路上;另一钟是带有缓和曲线的圆曲线,铁路干线上均用此种曲线。曲线测设一般分两步进行,先测设曲线主点,然后依据主点详细测设曲线。曲线测
15、设常用方法:偏角法、切线支距法和极坐标法。,一、圆曲线要素计算,(一)圆曲线的主点 如图所示:JD交点,即两直线相交的点;ZY直圆点,按线路前进方向由直线进入曲线的分界点;QZ曲中点,为圆曲线的中点;YZ圆直点,按线路前进方向由圆曲线进入直线的分界点。ZY、QZ、YZ三点称为圆曲线的主点。,为了测设圆曲线的主点,要先计算出圆曲线的要素。,第四节 圆曲线测设,(二).圆曲线要素及其计算,T切线长,为交点至直圆点或圆直点的长度;L曲线长,即圆曲线的长度(自ZY经QZ至YZ的弧线长度);E0外矢距,为JD至QZ的距离。T、L、E0称为圆曲线要素。转向角。沿线路前进方向,下一条直线段向左转则为;向右转
16、则为。R圆曲线的半径。、R为计算曲线要素的必要资料,是已知值。可由外业直接测出,亦可由纸上定线求得;R为设计时采用的数据。圆曲线要素的计算公式,式中计算L时,以度为单位。,第四节 圆曲线测设,二.圆曲线主点里程计算,主点里程计算是根据计算出的曲线要素,由一已知点里程来推算,一般沿里程增加的方向由ZYQZY2进行推算。ZY点里程=JD点里程-T YZ点里程=ZY点里程+L QZ点里程=YZ点里程-L/2 JD点里程=QZ点里程+D/2例8.1:已知某交点的里程为K3135.12,测得偏角=40。20,半径R=120m,求圆曲线的元素和各主点里程。(1)圆曲线元素的计算 切线长度:T=R.tan(
17、a/2)=44.072 曲线长度:L=R.a.(PI/180)=84.474 外矢距:E=R(sec(a/2)-1)=7.837 切曲差:D=2T-L=3.670*若已知ZY的里程,由此推算其它主点的里程。ZYK3+091.05+L/2 42.24 QZK3+133.29+L/2 42.24 YZ K3+175.53,(2)主点里程的计算 JD K3+135.12-)T 44.07 ZY K3+091.05+)L 84.47 YZ K3+175.52-)L/2 42.24 QZ K3+133.28+)D/2 1.84 JD K3+135.12,第四节 圆曲线测设,3.主点的测设,1。经纬仪测设
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